通过KGDB进行双机内核调试

原理

原理结构图

原理过程

Kgdb是双机在线调试，一端是Host端(linux)，运行GDB，另一端是Target端，运行带Kgdb的linux内核。
两边通过串口(KGDBoc)或网络口(KGDBoE)相连接，kgdb实现了远程调试的功能，主要部件有：

stub

stub可卸任是一个运行在target端的代理，它负责与远程的Host端进行沟通，接收Host端发来的指令。

应用场景

如上面原理图所示，常常用于嵌入式开发场景中，开发板作为target端，运行打开Kgdb的内核 ，PC机作为Host端，运行GDB，用来远程调试Target端的内核。

内核配置

在内核2.6.26版本之前，Kgdb是以Patch的方式提供，要使用它需要经过复杂的配置过程，并且容易出错，之后，就集成到了内核中，只需要打开相关配置项即可使用了。

这里，我们以内核 4.4.19为例，KGDB的配置如下：

  Kernel hacking  ---> 
         [*] KGDB: kernel debugger  ---> 
                  [ ]   KGDB: internal test suite                                                                                                     
                  [*]   KGDB: Allow debugging with traps in notifiers                                                                   
                  [*]   KGDB_KDB: include kdb frontend for kgdb 

DEBUG相关配置：

    Kernel hacking  --->
         Compile-time checks and compiler options  ---> 
                    [*] Compile the kernel with debug info

实例：利用virtualBox(ubuntu14.04) 使用Kgdb进行模拟双机调试

环境：

• Host：deepin 15.2(64Bit)
• Target：virtualbox(Ubuntu14.04_64bit)
• 连接方式：虚拟串口

结构图

准备工作

1. 设置虚拟串口

详细参考另一篇博文《Linux主机和VirtualBox之间实现串口通信》

1. 在虚拟机中运行开启ＫＧＤＢ的内核
   这里，为了方便测试KGDB，直接使用源码中自带的arch/x86/configs/x86_64_defconf

执行　

make x86_64_defconf

然后再执行　：

make menuconfig

参考上面开启KGDB和DEBUG相关的内核配置项。

编译带有调试信息的内核

make-kpkg --initrd --revision 001.magc --append-to-version -20160901 kernel_debug kernel_image kernel_headers

注：这里kernel_debug和kernel_image要同时有，因为它们产生的deb有依赖关系。

编译成功后，会看到生成三个deb包,并使用dpkg 命令将它安装上去。

另外，还要将此源码和产物，放到HOST里面一份。

1. 修改Guest OS的Grub启动参数

在Guset OS中修改/boot/grub/grub.cfg
找到当前系统使用的内核启动命令行，在后面添加：

kgdboc=ttyS0 115200 kgdbwait

注：
- kgdboc:是指KGDB over console 使用波特率为115200的ttyS0.
- kgdbwait:是让kernel一直等等待直到连上GDB为止。
- 添加此参数后，需要重启系统来激活这些参数。

1. 在HOST中使用socat来连接虚拟串口的命名管道文件

# socat -d -d /home/magc/workspace/vmserial PTY

注：
- PTY:是一种pseudo-terminal
- /home/magc/workspace/vmserial：是虚拟串口在HOST上的命名管道文件
- 当运行此命令后，终端进入等待状态，如下图示：

如上所示，得到的pseudo-terminal的设备名是/dev/pts/0　，这个进程需要在调试过程中一直进行，并且HOST上的GDB会使用这个这设备名

开始双机调试

通过上面几步准备工作，使HOST和虚拟机的虚拟串口连接起来，此时重新启动虚拟机。此时，虚拟机会卡住，等等连接HOST上的GDB.

1. 启动HOST上的GDB:

进入源码编译目录下（此源码目录是从Guest OS中复制过来的），执行下面命令，启动GDB:

# cd linux-4.4.19
# gdb ./vmlinux   
(gdb) target remote /dev/pts/0

此时虚拟机仍停止等待，当在GDB中输入下面指令：

continue

此时虚拟机就会继续启动进入系统了。
若想重新回到GDB控制，只需要在Guest OS中执行下面命令：

 echo g > /proc/sysrq-trigger

此时，Guest OS就会中止当前会话，回到HOST的GDB控制中。这样就可以增加断点以及调试了。

２. 调试内核模块:

若是调试内核的话，按上面操作方法即可满足需求，若是想调试某个单独的内核模块，那就在Guest OS中安装此模块，并拿到此模块的.text段地址(/sys/module//sections/.text) ,并在HOST的GDB中通过add-symbol-file　参数加载进来进行调试即可。

小结

通过VirtualBox使用KGDB进行双机调试的主要步骤：
1. 在HOST和Guest OS之间建立虚拟串口连接
2. 在Guest OS里编译安装带Debug的内核，并修改Grub启动参数
3. 在Host里启动GDB,并连接到虚拟串口上，开始双机调试

参考：http://opensourceforu.com/2011/03/kgdb-with-virtualbox-debug-live-kernel/